Đến khoảng 19 giờ 30 phút cùng ngày, lực lượng chức năng đã dập tắt hoàn toàn đám cháy, cứu và hướng dẫn thoát nạn 12 người, trong đó có 4 trẻ em, ra khỏi đám cháy.
Đồng thời, phát hiện 1 thi thể nữ giới tại hiện trường. Song song với việc cứu, chữa cháy, lực lượng chức năng đã khẩn trương điều tra, làm rõ nguyên nhân vụ cháy.
Đến khoảng 23 giờ cùng ngày, Công an quận Nam Từ Liêm đã phối hợp Phòng Cảnh sát hình sự, Phòng Kỹ thuật hình sự Công an thành phố Hà Nội và Cục Kỹ thuật hình sự, Bộ Công an, làm rõ, bắt giữ được đối tượng gây án là Trần Thị Thanh Hải, sinh năm 1993, trú tại Thôn Bịch, xã Minh Thuận, huyện Vụ Bản, tỉnh Nam Định; chỗ ở: số 4, ngõ 17A/9/472 đường Lạc Long Quân, phường Nhật Tân, quận Tây Hồ, thành phố Hà Nội; là công nhân và chưa có tiền án, tiền sự.
Tại cơ quan Công an, Hải khai, có quan hệ tình cảm với anh C.V.H, sinh năm 1994, trú tại huyện Lâm Bình, tỉnh Tuyên Quang, nhưng không được gia đình anh H chấp nhận; bản thân anh H có ý tránh mặt, chuyển đến ở với anh họ là H.C.V (sinh năm 1990, trú tại huyện Lâm Bình, tỉnh Tuyên Quang) tại phòng trọ 604, nhà số 4, ngõ 60 đường Phú Đô, Tổ 4, phường Phú Đô, quận Nam Từ Liêm, Hà Nội.
Hải cho rằng anh V chính là người ngăn cản, xúi giục H chấm dứt tình cảm với Hải cho nên nảy sinh ý định trả thù.
Chiều 31/3, sau khi đi khám sức khỏe, Hải đi xe máy ra cây xăng, mua 1,5 lít xăng, chứa vào vỏ chai lavie, rồi đi về nhà trọ của anh V tại phường Phú Đô, quận Nam Từ Liêm với ý đồ dùng chai xăng vừa mua để đốt cháy, làm hỏng xe máy của anh V.
Đến khoảng gần 18 giờ cùng ngày, tranh thủ có người ở xóm trọ đi về mở cửa, Hải xin vào gặp bạn. Chờ người này đi lên tầng, Hải đi bộ vào khu để xe tầng 1, phát hiện chiếc xe máy của anh V dựng ở gần cầu thang, Hải đã đổ khoảng 1/2 lượng xăng trong chai lên xe máy của anh V rồi để phần xăng còn lại ở gần cửa nhà vệ sinh tầng 1, cách xe máy của anh V khoảng 4 m.
Sau đó, Hải quẹt diêm đốt xe anh V. Lửa bùng lên, Hải chạy ra cổng, cởi áo khoác vứt lại rồi điều khiển xe đi ăn, tại một quán ăn trên đường Lạc Long Quân.
Khi Hải đang ăn thì H gọi điện thông báo việc khu trọ bị cháy, do cháy nổ xe máy. Hải hẹn quay lại khu trọ để gặp H, trên đường đi, Hải đã bị lực lượng Công an bắt giữ.
Vật chứng thu giữ gồm: 1 vỏ chai (Hải dùng để đựng xăng), thu tại hiện trường; 1 áo khoác thể thao màu đen, thu gần cổng khu trọ bị cháy; 1 xe máy (nhãn hiệu Nioshima Nio Plus, màu cam đen, không đeo BKS), thu giữ của đối tượng Trần Thị Thanh Hải.
Bắt giữ đối tượng châm lửa đốt xe máy làm 1 người thiệt mạng
